Das Gefäßsystem, eine wichtige Basis für die Lebensfunktion, verbindet Gewebe und Organe durch Blutgefäße, versorgt den Köper mit nährstoffreichem Blut und entsorgt Abfallprodukte. Jegliche Fehlfunktion des Gefäßsystems kann schwerwiegende Krankheiten verursachen, wie z. B. Tumorgenese, Angiogenese oder Krebs. Kardiovaskuläre Krankheiten sind die weltweit häufigsten Todesursachen. Aus diesem Grund ist die Gefäßwissenschaft ein Gebiet mit starkem translationalen Fokus auf die vaskuläre Physiologie und Krankheitsbehandlung. Viele Gefäßfunktionen, hämodynamische Kräfte, zelluläre Wechselwirkungen und assoziierte Krankheiten können direkt mit der physikalischen Geometrie der Gefäße in Zusammenhang gebracht werden. Darüber hinaus sind Endothelzellen in den Blutgefäßen einer permanenten hämodynamischen Scherspannung ausgesetzt, die auch für die Zellmorphologie und -funktion verantwortlich ist. Um das Gefäßsystem für Krankheitsmodelle in vitro zu mimen wird eine dynamische dreidimensionale Mikroumgebung benötigt. Die Entwicklung von mikrofluidischen Systemen für die Gefäßforschung ermöglichte die Untersuchung von Krankheitsmodellen in drei Dimensionen und bei exakt definierten Scherspannung. Die auf Polydimethylsiloxan (PDMS) basierenden mikrofluidischen Systeme, deren Kanäle mit Endothelzellen beschichtet sind, bieten eine vielseitige Plattform, um die mechanoresponsiven Eigenschaften von Zellen in vitro zu untersuchen. Um den Zellen eine natürliche Umgebung zu schaffen, werden Moleküle der extrazellulären Matrix (EZM) als Beschichtung der PDMS-Oberflächen verwendet. Langzeituntersuchen sind jedoch durch die Instabilität der Proteinbeschichtung in den PDMS-Mikrokanälen bei Verwendung physiologischer Bedingungen in Bezug auf die Scherspannung beschränkt. Um die Stabilität bei Scherbedingungen zu verbessern, wurden diverse Protein-Substrat-Verbindungen für ein stabiles Zellwachstum entwickelt. In dieser Arbeit wurden PDMS-Oberflächen mit vier verschiedenen Methoden funktionalisiert: (i) Sauerstoffplasma (ii) (3-Aminopropyl)triethoxysilan (APTES) (iii) APTES-Gluteraldehyd und (iv) protoniertes APTES um eine stabile Verbindung mit dem Kollagen, ein Protein der extrazellulären Matrix, zu generieren. Darüber hinaus wurde Kollagen bei drei unterschiedlichen pH-Werten (pH 5, 7, und 9) verwendet, die zu bestimmten Ladungsverteilungen der Moleküle führen, um die Bindungsstärke mit den verschieden funktionalisierten Oberflächen weiter zu erhöhen. Des Weiteren wurden unterschiedliche geometrische Ausführungen der mikrofluidischen Systeme entwickelt, um die Beschichtungseffizienz und das Zellwachstum bei kontinuierlicher Scherspannung (10-300 dyn/cm2, höher als die physiologische Scherspannung) zu bewerten. Der Vergleich der verwendeten Oberflächenmodifikationen ergab, dass die elektrostatischen Wechselwirkungen zwischen APTES-beschichteten Oberflächen und den Kollagen-Molekülen bei hohem pH-Wert zu stabilen Bedingungen für das anschließende Zellwachstum bei hoher Scherspannung führen. Diese Methode der Oberflächenmodifikation basierend auf APTES kann auch auf andere EZM-Proteine angewendet werden, was Langzeit-in-vitro-Zellstudien in PDMS-Mikrokanälen ermöglicht, um Blutkanäle und zugehörige Krankheitsmodelle zu replizieren.